JP2017516955A

JP2017516955A - 調節可能な剛性を有する軸

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Publication number: JP2017516955A
Application number: JP2016558365A
Authority: JP
Inventors: ヴェッツェル，マルティン; シュミット，ヨーアヒム
Original assignee: AVL List GmbH
Current assignee: AVL List GmbH
Priority date: 2014-03-21
Filing date: 2015-03-10
Publication date: 2017-06-22
Also published as: EP3120037A1; AT515433B1; AT515433A4; WO2015139999A1; US20160377145A1

Abstract

本発明は、第一の軸取付具（８）と第二の軸取付具（１５）との間に、被覆管（３）によって包囲された少なくとも一本のトーションバー（２）が配置され、少なくとも一方の軸取付具（８）はトーションバー（２）の第一の端部（２ａ）に配置され、好ましくは、被覆管（３）とトーションバー（２）との間に少なくとも一つの第一の減衰要素（４ａ、４ｂ、４ｃ）が配置され、被覆管（３）は少なくともその一端（１１、１６）で少なくとも一つの結合手段（１０、２０、３０）を介してトーションバー（２）と解除可能に回転不能に結合可能であるように構成された調節可能な剛性を有する軸（１）に関する。できるだけ容易な方法で、耐久的な、ただし必要に応じ回転振動挙動に合わせたねじり剛性の調節を可能とするために、第一の軸取付具（８）は第一の接続フランジ（７）から形成され、該接続フランジは、被覆管（３）の第一の端部（１１）の領域において、少なくとも一つの、好ましくは少なくとも一つのねじ継ぎから形成される第一の結合手段（１０）を介して、対応する第一のカウンターフランジ（９）と解除可能に回転不能に結合可能であるように構成されている。

Description

本発明は、第一の軸取付具と第二の軸取付具との間に、被覆管によって包囲された少なくとも一本のトーションバーが配置され、一方の軸取付具はトーションバーの第一の端部に配置され、好ましくは被覆管とトーションバーとの間に少なくとも一つの減衰要素が配置され、被覆管は少なくともその一端で少なくとも一つの結合手段を介してトーションバーと解除可能に回転不能に結合可能であるように構成された調節可能な剛性を有する軸に関する。さらに本発明は、さまざまなねじり剛性を調節する方法に関する。

スイス国特許発明第９３７３４４号明細書から、軸方向に互いに相対変位し得るようにガイドされた少なくとも二つの部材からなる、ねじり可撓性を有する、長さ可変式のカルダン軸が知られている。双方の軸部材は、軸の長手軸と平行に延びるトーションバーを経て互いに長さ可変式に結合され、トーションバーはその一端で、軸方向に変位し得るようにして隣接する軸部材に支持されている。

独国特許出願公開第１０００２２５９号明細書は、軸方向弾性部材を有する自動車駆動トレイン用のトルク伝達装置を開示している。ディスク状又は環状の弾性部材の所定の半径方向領域に、設定されるべき軸方向剛性に応じた数の、円周全体にわたって分散配置された軸方向カットが設けられている。この種のカットは、ディスク状部材の半径方向の実効面積を減少させることによって、軸方向の曲げ剛性を制限するために、これらのカットの数により、カットがごく僅かな場合のほぼ不変の挙動から、円周全体がほぼ完全にカットされて、半径方向の曲げ剛性を引き受ける僅かな数のウェブが残存しているにすぎない場合の非常に小さな軸方向剛性までに及ぶ多様な軸方向実効剛性の達成が可能である。短所は、カットによって基本的に不可逆的な固定的なねじり剛性が設定されてしまうことである。

独国特許出願公開第１０２００８０３５４８８号明細書は、中心要素と被覆管とを有する駆動軸であって、中心要素と被覆管とは第一の領域において互いにねじり抵抗結合されると共に、駆動軸の長手方向において第一の領域から離間した第二の領域において減衰要素を介して互いに結合されるように構成した駆動軸を開示している。第一の領域における結合は剛的かつ不変に形成されているために、ねじり剛性は固定されている。

オーストリア国特許出願公告第５０６７３２号明細書から、第一の軸部と第二の軸部との間に少なくとも一本のトーションバーが配置された調節可能な剛性を有する軸が公知である。軸はトーションバーの領域において、両側の第一及び第二の軸部の領域におけるよりも小さな直径を有している。軸は、さらに、軸方向スライド式の少なくとも一つの管状シフトスリーブを有し、軸の第一及び第二の軸部はシフトスリーブにより第一のポジションにおいて互いに結合可能であり、第二のポジションにおいて切り離し可能である。このようにして、剛性を回転振動挙動に合わせて繰り返して変化させることが可能であるが、ただし、稼働中に、シフトスリーブの不測の変位が生じ、それと共に不本意なねじり剛性が設定されてしまうという可能性を排除することはできない。

独国特許出願公開第１０２０５９３２号明細書は、トーションバー及び被覆管からなる自動車用スタビライザを開示している。かみ合いクラッチを経て、スタビライザのねじり剛性の調節が可能である。フランジ間のツメにより、クラッチインの状態で高いねじり剛性が生じ、クラッチアウトの状態で低いねじり剛性が生ずる。

米国特許第１９６５７４２号明細書は、ディスククラッチを介してすべり結合されたトーションバー及び被覆管からなる軸を開示している。

特開２００６‐０１７１９４号公報から、自動車用のねじり剛性可変式スタビライザが知られている。スタビライザはトーションバー及び被覆管を有し、これら両者の間に減衰要素が配置されている。チャンバの圧力荷重によると共に、楔形部材の変位によって、トーションバー及び被覆管は相互にプレストレスされることが可能であり、これによってねじり剛性が向上する。

独国特許出願公開第１０２００７０５８７６４号明細書は、トーションバー及び被覆管を有する自動車用スタビライザであって、両者は被覆管の両端に配されたクラッチによって互いに回転不能に結合され、これによって、さまざまなねじり剛性を実現することができるように構成されたスタビライザを開示している。

米国特許第５４１３３１８号明細書から、トーションバー及び被覆管を有し、トーションバーと被覆管との間にばね要素が配置された減衰装置が知られている。圧力荷重によってばね要素はプレストレスされることができ、これによって、中心管を有する減衰体が緊締され、こうして、システムの固有振動数を変化させる。

オーストリア国特許発明第５０７９２３号明細書は、少なくとも二本のトーション要素を有し、その内の一方は、一端で第一の軸取付具と、第二の端部で第二の軸取付具とそれぞれ回転不能に結合されたトーションバーとして形成された軸継手を開示している。トーションバーのねじり剛性は調節部材を経て変化させることができる。

米国特許出願公開第２０１３／０３０００４３号明細書は、ディスクを介して互いに連結されたトーションバー及び被覆管からなるトーションばねを開示している。ディスクは、トーションバーと固定ねじ留めされ、トーションバーと被覆管との間の一定の相対角度以上から、ピンとスリットとを介して被覆管と連結されている。

スイス国特許発明第９３７３４４号明細書独国特許出願公開第１０００２２５９号明細書独国特許出願公開第１０２００８０３５４８８号明細書オーストリア国特許出願公告第５０６７３２号明細書独国特許出願公開第１０２０５９３２号明細書米国特許第１９６５７４２号明細書特開２００６‐０１７１９４号公報独国特許出願公開第１０２００７０５８７６４号明細書米国特許第５４１３３１８号明細書オーストリア国特許発明第５０７９２３号明細書米国特許出願公開第２０１３／０３０００４３号明細書

本発明の目的は、さまざまなねじり剛性を耐久的に、ただし、調節することのできる軸継手を創作することである。

本発明によれば、上記目的は、第一の軸取付具が第一の接続フランジから形成され、該接続フランジは、被覆管の第一の端部の領域で、少なくとも一つの、好ましくは少なくとも一つのねじ継ぎから形成される第一の結合手段を介して、対応する第一のカウンターフランジと解除可能に回転不能に結合可能であり、好ましくは第一のフランジ及び第一のカウンターフランジのフランジ面は軸の長手軸に対して垂直に配置されることによって達成される。

ねじり剛性を可変的に調節し得るようにするには、第一の接続フランジが対応する第一のカウンターフランジと形状結合可能であれば有利である。この点で、“耐久的”とは、稼働中にねじり剛性の不測の勝手な調節が回避されることを意味している。この場合、ねじり剛性の可変的調節はいずれも可逆的であり、したがって、形状結合により、先の調節によるねじり剛性を復元することが可能である。

特に有利なのは、第二の軸取付具が第二の接続フランジから形成され、該接続フランジは、少なくとも一つの、好ましくは少なくとも一つのねじ継ぎから形成される、一方で接続フランジと固定結合を果たし、被覆管又はトーションバーの第二の端部のフランジと解除可能に結合を果たす第二及び／又は第三の結合手段を介して、被覆管の第二の端部の領域において対応する第二のカウンターフランジ及び／又はトーションバーの第二の端部のフランジと回転不能に結合可能であることである。この場合、第二の接続フランジ及び第二のカウンターフランジの互いに対向する少なくとも二つのフランジ面は軸の長手軸に対して垂直に配置されていてよい。

この場合、第二の接続フランジが、被覆管及びトーションバーとは独立に形成されて、好ましくはトーションバーに回動可能に軸支されていれば、できるだけ多くの異なったねじり剛性のバリエーションを実現することが可能である。

ねじり振動をさらに減衰させるため、第二のカウンターフランジと第二の接続フランジとの間に一つの減衰要素が配置されていてよい。

軸の双方の軸取付具の間のトルク伝達には、たとえば第二の接続フランジをトーションバーの第二の端部のフランジと回転不能に結合する少なくとも一つの連結手段が必要である。剛性の向上は、第一の接続フランジと第一のカウンターフランジとの間及び／又は第二の接続フランジと第二のカウンターフランジとの間のさらに別の結合手段によって達成可能であり、その際、単一の結合手段でも、第二のカウンターフランジ、第二の接続フランジ及びトーションバーの第二の端部のフランジを回転不能に結合することが可能である。第一の接続フランジが第一の結合手段を介して第一のカウンターフランジと回転不能に結合され、第二の接続フランジが第二のカウンターフランジとそれぞれ一つの結合手段を介して回転不能に結合されることにより、さらに別のシフトの可能性が得られる。

結合手段がねじ継ぎから形成されることにより、ねじり剛性の不測の勝手な調節が防止される。

以下、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。各図は以下を示している。

本発明による軸の縦断面図である。調節されたさまざまなねじり剛性時の軸を通る力の流れを示す図である。調節されたさまざまなねじり剛性時の軸を通る力の流れを示す図である。調節されたさまざまなねじり剛性時の軸を通る力の流れを示す図である。調節されたさまざまなねじり剛性時の軸を通る力の流れを示す図である。調節されたさまざまなねじり剛性時の軸を通る力の流れを示す図である。調節されたさまざまなねじり剛性時の軸を通る力の流れを示す図である。調節されたさまざまなねじり剛性時の軸を通る力の流れを示す図である。

各図はそれぞれ、軸１、たとえば、モータとテストスタンド側負荷装置との間の、剛性可変式連結軸を示している。軸１は、被覆管３によって包囲されたトーションバー２を有し、被覆管３とトーションバー２との間には第一の減衰要素４ａ、４ｂ、４ｃが配置されている。トーションバー２と被覆管３との間には、必要に応じ、軸受５、６が設けられている。

トーションバー２は、第一の端部２ａに、詳細に図示しない連結軸向けの第一の軸取付具８を形成する第一の接続フランジ７を有している。第一の接続フランジ７は、被覆管３の第一の端部１１の領域において、少なくとも一つの結合手段１０を介して第一のカウンターフランジ９と結合可能であり、その際、結合手段１０は、たとえばねじ継ぎから形成されていてよい。

トーションバー２は、第一の接続フランジ７とは反対側の第二の端部２ｂに、軸受１４を介してトーションバー２に回動可能に軸支された第二の接続フランジ１３に隣接するフランジ１２を有する。第二の接続フランジ１３は、詳細には図示しない結合軸向けの第二の軸取付具１５を形成する。

被覆管３は、第一の端部１１とは反対側の第二の端部１６に、第二のカウンターフランジ１７を有し、第二のカウンターフランジ１７と第二の接続フランジ１３との間に少なくとも一つの減衰要素１８が配置されている。円板として形成されたこの減衰要素１８は、接続フランジ１３と永続的にねじ留めされていてよい（図中ではわからない）。

トーションバー２のフランジ１２は、少なくとも一つの第二の結合手段２０を介して、第二の接続フランジ１３と回転不能に結合可能である。

第二のカウンターフランジ１７は、少なくとも一つの、符号３０で示した、たとえば結合ねじ２１から形成された第三の結合手段を介して、第二の減衰要素１８、及び、場合により、第二の接続フランジ１３とも回転不能に結合可能である。

たとえば、ねじ継ぎから形成された第一、第二及び第三の結合手段１０、２０、３０のさまざまな使用ならびに組み合せによって、軸１にさまざまなねじり剛性を実現することができる。図２〜図８には、以下のバリエーションＩ）〜ＶＩＩ）につき、それぞれ軸を通る力の流れが示されている。以下に、これらのバリエーションにつき、力の流れのルートを説明する。
Ｉ）力の流れＦ：１５→１３→２０→１２→２→７→８
ねじ留めされた結合手段：２０
開放結合手段：１０、３０
第二の結合手段２０が第二の接続フランジ１３及びフランジ１２の結合に使用される。
ＩＩ）力の流れＦ：１５→１３→１８→３０→１７→３→９→１０→７→８
ねじ留めされた結合手段：１０、３０
開放結合手段：２０
第一の結合手段１０が第一の接続フランジ７及び第一のカウンターフランジ９の結合に使用される。
第三の結合手段３０が第二のカウンターフランジ１７及び第二の減衰要素１８の結合に使用される。
ＩＩＩ）力の流れＦ：１５→１３→１８→３０→１７→３→４ａ、４ｂ、４ｃ→２→７→８
ねじ留めされた結合手段：３０
開放結合手段：１０、２０
第三の結合手段３０が第二のカウンターフランジ１７及び第二の減衰要素１８の結合に使用される。
ＩＶ）力の流れＦ：１５→１３→３０→１７→３→４ａ、４ｂ、４ｃ→２→７→８
ねじ留めされた結合手段：１３に達する３０
開放結合手段：１０、２０
“長く”形成された第三の結合手段３０が第二のカウンターフランジ１７及び第二の減衰要素１８と、さらに第二の接続フランジ１３との結合に使用される。
Ｖ）力の流れＦ：１５→１３→３０→１７→３→９→１０→７→８
ねじ留めされた結合手段：１０、１３に達する３０
開放結合手段：２０
第一の結合手段１０が第一の接続フランジ７及び第一のカウンターフランジ９の結合に使用され、
“長く”形成された第三の結合手段３０が第二のカウンターフランジ１７及び第二の減衰要素１８と、さらに第二の接続フランジ１３との結合に使用される。
ＶＩ）力の流れＦ：１５→１３→２０→１２→２→７→８
１５→１３→１８→３０→１７→３→９→１０→７→８
ねじ留めされた結合手段：１０、２０、３０
開放結合手段：−
第一の結合手段１０が第一の接続フランジ７及び第一のカウンターフランジ９の結合に使用され、
第二の結合手段２０が第二の接続フランジ１３及びフランジ１２の結合に使用され、
第三の結合手段３０が第二のカウンターフランジ１７及び第二の減衰要素１８の結合に使用される。
ＶＩＩ）力の流れＦ：１５→１３→２０→１２→２→７→８
１５→１３→１８→３０→１７→３→４ａ、４ｂ、４ｃ→２→７→８
ねじ留めされた結合手段：２０、３０
開放結合手段：１０
第二の結合手段２０が第二の接続フランジ１３及びフランジ１２の結合に使用され、
第三の結合手段３０が第二のカウンターフランジ１７及び第二の減衰要素１８の結合に使用される。

バリエーションＩの場合に最小のねじり剛性が達成可能であり、バリエーションＶの場合に、接続フランジ１３及び第二のカウンターフランジ１７の剛的な結合ならびにさらに第一の接続フランジ７にまで及ぶ剛的な結合によって、最高のねじり剛性が達成可能であると見込まれる。

三個の結合手段１０、２０、３０はすべてねじ継ぎによって実現可能であり、これにより、耐久的な、それにもかかわらず、必要に応じねじり剛性の調節が可能である。

Claims

第一の軸取付具（８）と第二の軸取付具（１５）との間に、被覆管（３）によって包囲された少なくとも一本のトーションバー（２）が配置され、少なくとも一方の軸取付具（８）はトーションバー（２）の第一の端部（２ａ）に配置され、好ましくは、被覆管（３）とトーションバー（２）との間に少なくとも一つの第一の減衰要素（４ａ、４ｂ、４ｃ）が配置され、被覆管（３）は少なくともその一端（１１、１６）で少なくとも一つの結合手段（１０、２０、３０）を介してトーションバー（２）と解除可能に回転不能に結合可能であるように構成された調節可能な剛性を有する軸（１）であって、
第一の軸取付具（８）は第一の接続フランジ（７）から形成され、
該接続フランジは、被覆管（３）の第一の端部（１１）の領域において、少なくとも一つの、好ましくは少なくとも一つのねじ継ぎから形成される第一の結合手段（１０）を介して、対応する第一のカウンターフランジ（９）と解除可能に回転不能に結合可能であることを特徴とする軸。
第一の接続フランジ（７）及び第一のカウンターフランジ（９）のフランジ面は軸（１）の長手軸（１’）に対して垂直に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の軸（１）。
第一の接続フランジ（７）は対応する第一のカウンターフランジ（９）と形状結合可能であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の軸（１）。
第二の軸取付具（１５）は第二の接続フランジ（１３）から形成され、
該接続フランジは、被覆管（３）の第二の端部（１６）の領域において対応する第二のカウンターフランジ（１７）及び／又はトーションバー（２）の第二の端部（２ｂ）のフランジ（１２）と、少なくとも一つの、好ましくは少なくとも一つのねじ継ぎから形成される第二及び／又は第三の結合手段（２０、３０）を介して、解除可能に回転不能に結合可能であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の軸（１）。
第二の接続フランジ（１３）及びカウンターフランジ（１７）の互いに対向する少なくとも二つのフランジ面は軸（１）の長手軸（１’）に対して垂直に配置されていることを特徴とする、請求項４に記載の軸（１）。
第二のカウンターフランジ（１７）と第二の接続フランジ（１３）との間に第二の減衰要素（１８）が配置され、その際、好ましくは第二の減衰要素（１８）は接続フランジ（１３）と回転不能に結合されていることを特徴とする、請求項４又は５に記載の軸（１）。
第二の接続フランジ（１３）は、被覆管（３）及びトーションバー（２）とは独立に形成されて、好ましくはトーションバー（２）に回動可能に軸支されていることを特徴とする、請求項４から６のいずれか一項に記載の軸（１）。
第一の軸取付具（８）と第二の軸取付具（１５）との間に、被覆管（３）によって包囲された少なくとも一本のトーションバー（２）が配置され、少なくとも一方の軸取付具（８）はトーションバー（２）の第一の端部（２ａ）に配置され、好ましくは、被覆管（３）とトーションバー（２）との間に少なくとも一つの第一の減衰要素（４ａ、４ｂ、４ｃ）が配置され、被覆管（３）は少なくともその一端（１１、１６）で少なくとも一つの結合手段（１０、２０、３０）を介してトーションバー（２）と解除可能に回転不能に結合、好ましくはねじ留めされるように構成された、請求項１から７のいずれか一項に記載の軸において、さまざまなねじり剛性を調節する方法であって、
第一の軸取付具（８）を形成する第一の接続フランジ（７）は、被覆管（３）の第一の端部（１１）の領域において、少なくとも一つの、好ましくは少なくとも一つのねじ継ぎから形成される第一の結合手段（１０）を介して、対応する第一のカウンターフランジ（９）と解除可能に回転不能に結合されることを特徴とする方法。
第二の軸取付具（１５）を形成する第二の接続フランジ（１３）は、被覆管（３）の第二の端部（１６）の領域において対応する第二のカウンターフランジ（１７）及び／又はトーションバー（２）の第二の端部のフランジ（１２）と、少なくとも一つの、好ましくは少なくとも一つのねじ継ぎから形成される第二及び／又は第三の結合手段（２０、３０）を介して、解除可能に回転不能に結合、好ましくはねじ留めされることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
第一の接続フランジ（７）は対応する第一のカウンターフランジ（９）と形状結合されることを特徴とする、請求項８又は９に記載の方法。